ГЕОХИМИЯ, 2013, № 3, с. 195-228
ПОЗДНЕПЛЕЙСТОЦЕНОВАЯ ИСТОРИЯ ОСАДКОНАКОПЛЕНИЯ НА ПОДВОДНОМ ХРЕБТЕ ШИРШОВА (Берингово море)
© 2013 г. М. А. Левитан*, Т. Г. Кузьмина*, В. Л. Лукша**, И. А. Рощина*, К. В. Сыромятников*, Л. Макс****, Д. Нюрнберг***, Я.-Р. Ритдорф***, Р. Тидеманн****
*Институт геохимии и аналитической химии РАН 119991, Москва, ул. Косыгина, 19
e-mail: m-levitan@mail.ru **Геологический факультет МГУ 119991, Москва, Ленинские Горы ***IFM-GEOMAR. Leibniz-Institut für Meeriswissenschaften, Wischhofstr. 1-3, D-24148Kiel, Germany ****AWI, Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research, Columbusstrasse, D-27568 Bremerhaven, Germany
Поступила в редакцию 08.11.2011 г.
Принята к печати 12.12.2011 г.
Исследование литологии, гранулометрии, глинистых минералов и геохимии верхнеплейстоценовых осадков подводного хребта Ширшова (Берингово море) показало, что основной питающей провинцией служил террейн Юкон-Танана, расположенный в центральной Аляске. Транспортировка осадочного материала осуществлялась рекой Юкон через Берингию вплоть до бровки шельфа, где он подхватывался сильным морским течением, направленным на северо-запад. По литологическим данным выявлены эпизоды обогащения осадков материалом ледового разноса, частично совпадающие с событиями Хайнриха, а также периоды замедления придонных течений. По геохимическим материалам намечены события максимальной палеопродуктивности и периоды расширения зоны кислородного минимума. Выделены три этапа осадконакопления, происходившего под воздействием гляциоэвстатических колебаний уровня моря и истории оледенения Аляски.
Ключевые слова: донные осадки, хребет Ширшова, река Юкон, Аляска, Берингов пролив, гранулометрия, глинистые минералы, геохимия, седиментация, уровень моря, оледенение, палеопродуктивность.
Б01: 10.7868/80016752513030059
Берингово море состоит из мелководной северной части, занятой, главным образом, шельфом, бровка которого расположена в среднем на глубине 150 м, и глубоководной южной части. Обе части занимают примерно одинаковую площадь и разделены узкой зоной континентального склона и континентального подножья (рис. 1). Подводный хребет Ширшова расположен на западе глубоководной части Берингова моря. Он вытянут в субмеридиональном направлении и разделяет Командорскую (к западу от хребта) и Алеутскую (к востоку от хребта) глубоководные котловины. Его ширина составляет до 200 км на севере и 20 км на юге, а длина достигает почти 700 км [1]. Над уровнем дна глубоководных котловин относительное превышение хребта равно на севере 2000—2500 м, а на юге — 1000—2000 м. Глубина дна над гребневой зоной колеблется от 233 м на севере до 2800 м на юге. Крутизна склонов в северной части составляет 1.5°—4°, а в южной достигает 10°. От континен-
тального склона (на траверсе мыса Олюторский) хребет отделен поперечной депрессией (разломом) и геологически не является его продолжением [2].
В современную эпоху северная часть хребта (примерно до 57° северной широты) вместе с шельфом и континентальными склоном и подножьем входит в область развития терригенной седиментации, а южная половина вместе с глубоководными котловинами и хребтом Бауэрс — в область распространения диатомовых илов [3, 4]. Следует отметить, что почти в центре российской части шельфа и к югу от о. Св. Матвея располагаются два пятна развития шельфовых диатомовых слабокремнистых илов [1].
Исследования современного баланса осадочного материала в Беринговом море показали, что речной терригенный сток составляет 157.1 млн. т в год (причем 9/10 этой величины дает сток Юкона со стороны Аляски), а абразия берегов приносит 200—400 млн. т в год (здесь абсолютно преобладает
Рис. 1. Расположение изученной колонки на хребте Ширшова и современная поверхностная циркуляция в Беринговом море [46].
А / Т
vib
\
N
■SQH01-2-101KL
W
DM 2594 ® хребет Ширшова
Ч
J
хребет
Бауэрса у
Алеутские острова
ги^ЕМ
абразия азиатских берегов). Характерно, что материал абразии берегов отлагается, как правило, неподалеку от береговой линии. В соответствии с особенностями современной горизонтальной циркуляции в поверхностной водной массе (рис. 1), от 112 до 158 млн. т осадочного материала из Берингова моря через Берингов пролив (максимальной глубиной 58 м) выносится ежегодно в Чукотское море [1]. Морские льды покрывают акваторию северной половины моря в течение минимум пяти месяцев, а самой северной ее части — в течение 7 месяцев [1]. В современную эпоху южная половина моря практически свободна от льдов. В рассматриваемом бассейне первичная продукция составляет на континентальной окраине порядка 150—500 г С/м2 в год, а в глубоководной части — от 50 до 100 г С/м2 в год [5]. В северной половине глубоководной части Берингова моря формирование зоны кислородного минимума в современную эпоху происходит на глубине 380—1200 м, причем эта зона наиболее резко выражена в интервале от 600 до 1100 м [6].
Об истории четвертичной седиментации в области хребта Ширшова известно очень мало. Пока опубликованы данные по кол. ДМ 2594 [7], расположенной на южном окончании хребта (рис. 1), из которых следует, что терригенная седиментация происходила в конце морской изотопной стадии (МИС) 3, в МИС 2 и в начале (до 9.07 календарных тыс. лет) МИС 1. Затем она сменилась накоплением диатомовых илов. Литологической границе со-
ответствует и минералогическая: питающие провинции крупных континентальных масс, окружающих Берингово море (прежде всего, Аляски) сменились, предположительно, Алеутскими островами [3].
В рейсе НИС "Зонне" (Германия) по российско-германскому проекту KALMAR в 2009 г. на западном склоне северной части хребта Ширшова с глубины 607 м была получена колонка S0201-2-101-KL (рис. 1) длиной 1815 см. Результаты ее исследования, прежде всего, с точки зрения истории терригенной седиментации являются предметом настоящей статьи. По другим колонкам, поднятым на хребте Ширшова в рамках упомянутого проекта, пока получены лишь первые стратиграфические и палеоокеанологи-ческие данные [8—11].
ФАКТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ
И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
На борту судна была описана литология вскрытого разреза (Р. Тидеманн, Д. Нюрнберг); выполнены исследования физических свойств и цветные фотографии колонки (Р. Тидеманн, Д. Нюрнберг, Л. Макс, Я.-Р. Ритдорф) [6]. Эти же авторы выполняли и стратиграфическое расчленение колонки. Для верхней части колонки выполнен ряд радиоуглеродных датировок по планктонным форами-ниферам методом ускорительной масс-спектрометрии. При построении возрастной модели ко-
лонки [11] помимо радиоуглеродных данных использованы сравнения с реперными разрезами по цветовой отражательной способности (color b*), S18O и отношению Ca/Ti на графиках XRF-сканнеров (табл. 1).
Пробы для наших аналитических исследований отбирались через 15—20 см в Москве. В береговых лабораториях были осуществлены анализы гранулометрического состава (Л .А. Задорина, ГЕОХИ РАН), компонентного состава (М.А. Левитан, К.В. Сыромятников), глинистых минералов во фракции менее 2 мкм (В.Л. Лукша), химического состава осадков рентгено-флуоресцентным методом (И.А. Рощина); выполнены корреляционный и факторный анализы гранулометрических, минералогических и химических данных (Т. Г. Кузьмина).
При осуществлении водно-механического гранулометрического анализа значения 2, 0.063, 0.002 мм были приняты в качестве границ между гравийной, песчаной, алевритовой и пелитовой фракциями, соответственно. Анализ глинистых минералов осуществлялся дифрактометрически на приборе ДРОН-3М с медным анодом; их содержания определялись с помощью метода П. Бискайе [12]. Пробы донных осадков подверглись рентгенофлуоресцентному анализу без отмывки от морских солей; подробно методика описана И.А. Рощиной в статье [13]. Всего проанализировано около 90 проб осадков.
ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Литология. Прежде всего, следует отметить, что в соответствии с данными компонентного анализа все изученные образцы относятся к терригенной группе осадков. Результаты гранулометрического анализа отражены в табл. 2. Они выявили три основные разновидности литотипов: доминирующую, слабо распространенную, редкую. К доминирующей разновидности отнесены алевриты и глинистые алевриты, содержащие менее 10% фракции >0.063 мм. Слабо распространены алевриты с песчаной примесью (10—16% фракции >0.063 мм). Наиболее редки алевритовые пески, миктиты и песчано-глинистые алевриты, в которых содержание фракции >0.063 мм превышает 16%, доходя в максимуме почти до 60% (интервал глубин 1675—1570 см). Интересно, что почти все максимумы в распределении этой фракции отражаются в распределении величин магнитной восприимчивости (рис. 2), что говорит о том, что как минимум часть рассматриваемой фракции представлена ферримагнетиками. Обнаружены только несколько четких максимумов содержания песка (1674-1675, 1654-1655, 1494-1495 см), которым
Таблица 1. Возрастная модель колонки S0201-2-101KL [11], с изменениями
Глубина по колонке, см Календарный возраст, тыс. лет назад Метод определения Морская изотопная стадия (МИС)
4 12.9 1 2
10.5 13.56 2 2
41 14.6 3 2
67 15.4 3 2
90.5 17.25 2 2
190.5 25.74 2 2
234 28.6 3 3
249 30.3 3 3
260.5 32.0 2 3
274 33.5 1 3
280 35.1 1 3
284 35.7 1 3
302 36.9 1 3
349 39.7 1 3
387 43.1 1 3
454 46.9 1 3
514 51.6 1 3
650 56.6 1 3
685 57.8 1 3
723 59.7 1 3
799 64.1 1 4
923 71.7 1 4
1004 76.4 3 5
1023 77.8 3 5
1092 84.4 1 5
1142 89.1 1 5
1236 94.5 3 5
1301 103.5 3 5
1526 116.0 4 5
1591 126.0 4 5
1611 129.0 4 5
1631 135.0 4 6
1646 140.0 4 6
1762 150.0 4 6
1816 156.0 4 6
Примечания. 1 — определение возраста корреляцией Са/Т отношения на графике XRF-сканирования с такой же величиной для реперной колонки 80201-2-85КЬ; 2 — метод АМЗ 14С; 3 — определение возраста корреляцией цветового отражения Ь* с такой же величиной для реперного разреза NGRIP; 4 — определение возраста корреляцией 5180 с такой же величиной в реперной колонке LR04.
Таблица 2. Гранулометрический состав донных осадков (размер фракций выражен в мм, их содержание — в мас. %)
Горизонт, см >2 2-1 1-0.5 0.5-0.25
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.